速溶胶粉改性沥青混合料的研究

采用废旧轮胎磨制的橡胶胶粉改性沥青混合料是一种优质的可持续道路建设方案。与普通沥青路面相比，胶粉改性沥青（CRMA）路面不但路面厚度可减薄一半[1]，而且CRMA 路面寿命更长，可降低道路的全周期建设能耗，提高石料等自然资源利用率。CRMA 的加工工艺主要有湿法和干法两种。湿法工艺既可现场生产也可工厂化加工，技术已趋于成熟，但仍存在加工温度高、环境污染严重且工艺复杂等问题；干法工艺相对简洁，但该工艺制备的混合料难压实且粘结性较差，易发生局部损害。CRMA 干湿法工艺难点的根源在于胶粉的三维化学交联结构，限制了其分散，难于跟沥青发生快速相互作用。

目前，为提高CRMA 的加工和应用性能，研究者们从材料和工艺两个方面分析探索不同条件下CRMA 的路用性能。材料因素主要包括胶粉来源及种类、胶粉表面特性、胶粉尺寸及用量和沥青种类等，比如为提高胶粉与沥青相互作用程度，常使用40 目及以上的细胶粉［2-6］；工艺因素主要包括级配、拌和温度和时间、发育时间及压实温度等，比如干法中常使用焖料来强化相互作用等［7-9］。这些研究虽然取得较大进展，但由于忽略胶粉三维化学交联的热固性弹性的本质，还未能全面解决实际工程应用的变异性和环保问题。三维化学交联结构使得胶粉在沥青中难以溶胀溶解，在混合料中难以快速分散，继而引起难压实、粘结性差、能耗高及污染严重等问题。高效解交联破坏胶粉的三维化学交联结构，可以促进胶粉的快速溶解分散［10-17］。

因此，本研究选用高效解交联后的速溶胶粉，采用干法和湿法两种工艺分别制备干法、湿法速溶胶粉改性沥青混合料，并以相同工艺下制备的原胶粉改性沥青混合料为对照样，进行了速溶胶粉改性沥青混合料的路用性能研究。

1 试验原料和级配

1.1 基质沥青

本试验所用沥青为埃索70#道路石油沥青，具体性能指标见表1。

表1 基质沥青性能指标检测项目 检测结果针入度（25 ℃）/（10-1 mm） 69延度（15 ℃）/cm ＞100软化点/℃ 48闪点/℃ 317密度/（g·cm-3） 1.040质量变化，% 0.080残留针入度比（25 ℃），% 68.1残留延度（10 ℃）/cm 6动力黏度（60 ℃）/（Pa·s） 192

1.2 胶粉和速溶胶粉

普通原胶粉采用24 目废旧大卡车轮胎胶粉，溶胶含量8.5%；速溶胶粉由前述24 目原胶粉通过中温常压催化解交联法制备，添加剂含量小于1%，溶胶含量58.3%，门尼黏度为46（ML1001+4）。

1.3 矿料级配及其它

矿料配合比和试验矿料级配采用AC-13，具体组成如表2、表3（石料均为辉绿岩）所示，集料密度见表4。

表2 矿料配合比下列各种矿料（mm）所占比例,%11 ～19 6 ～11 4 ～6 0 ～4 矿粉AC-13C 型 28 26 11 32 3混合料类型

表3 试验矿料级配组成下列筛孔（mm）通过率,%16.0 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075 1#仓（28） 28.0 21.0 1.1 0 0 0 0 0 0 0 2#仓（26） 26.0 26.0 23.9 0.8 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 3#仓（11） 11 11 11 5.8 0.2 0 0 0 0 0 4#仓（32） 32.0 32.0 32.0 31.0 23.4 14.4 9.6 6.7 4.7 3.1矿料（3） 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 3.0 2.9 2.5试验级配 100 93.0 71.0 40.6 26.7 17.5 12.7 9.8 7.7 5.7级配

表4 集料密度集料 表观相对密度/（g·cm-3） 毛体积相对密度/（g·cm-3）1#仓 2.888 2.846 2#仓 2.886 2.844 3#仓 2.882 2.830 4#仓 2.714 2.672矿粉 2.703

2 试验方案

2.1 干法制备改性沥青混合料

基质沥青、集料、矿粉和击实模具置于鼓风干燥烘箱中预热，拌和锅预热。将热集料倒入拌和锅，适当混合后倒入胶粉（1%，以集料为基数），拌和30 s 后倒入基质沥青（X%，以集料为基数），拌和30 s 后倒入矿粉，拌和5 min后保温焖料或直接成型。称取适量混合料制备马歇尔试件，相关技术要求见表5。试样编号：DRMA-X（原胶粉）或DSRMA-X（速溶胶粉），其中X表示基质沥青用量。

表5 混合料室内试验温度项 目 温度/℃ 时间/h集料预热 190 4 矿粉预热 105 2基质沥青预热 145 1改性沥青预热 180 1击实模具预热 180 1拌和锅预热 180 2沥青混合料拌和 180焖料 180 2击实成型 170

2.2 湿法制备改性沥青混合料

将胶粉（内掺20%）加入热基质沥青后，于180 ℃（原胶粉）或160 ℃（速溶胶粉）下搅拌45 min，速度500 r/min 制得改性沥青。改性沥青、集料、矿粉和击实模具置于鼓风干燥烘箱中预热，拌和锅预热。将热集料倒入拌和锅，适当混合后倒入改性沥青（5%，以集料为基数），拌和30 s 后倒入矿粉，拌和30 s 后直接制备马歇尔试件，无需焖料，相关技术要求见表5。试样编号：WRMA（原胶粉）和WSRMA（速溶胶粉）。

文章来源：《湿法冶金》 网址: http://www.sfyjzz.cn/qikandaodu/2021/0302/423.html